面對(duì)中國人口眾多及大規(guī)模流動(dòng)人口的特殊情況，中國高速鐵路客運(yùn)的大力發(fā)展是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的一個(gè)主要方向。發(fā)展高速鐵路可以通過較長的產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)建材、鋼鐵、機(jī)械制造、電子信息等行業(yè)產(chǎn)生積極的拉動(dòng)作用，對(duì)建設(shè)提高國家整體自主創(chuàng)新能力和建設(shè)創(chuàng)新型國家具有非常重要的意義。

GPS即全球定位系統(tǒng)，是1973年由美國國防部指示聯(lián)合工作辦公室JPO研制建立的，整個(gè)實(shí)施計(jì)劃從1973年開始到1994年，經(jīng)歷了方案論證、工程研制和實(shí)測(cè)試驗(yàn)后，1995年由美國空軍指揮部空間部宣布全球定位系統(tǒng)已具備完全的工作能力，正式投入使用。GPS可以向用戶提供全球、全天候、不間斷高精度定位、測(cè)速和定時(shí)服務(wù)。

GPS由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分三大部分組成?？臻g部分由24顆工作衛(wèi)星組成，均勻分布在6個(gè)軌道面上，使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可以觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星，GPS衛(wèi)星可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進(jìn)行導(dǎo)航定位的測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文，并接收來自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地面監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)主控站，五個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和三個(gè)注入站及通信和輔助系統(tǒng)組成，主要進(jìn)行跟蹤GPS衛(wèi)星，確定衛(wèi)星的運(yùn)行軌道及衛(wèi)星鐘改正數(shù)，進(jìn)行預(yù)報(bào)后再按規(guī)定格式編制導(dǎo)航電文，通過注入站送往衛(wèi)星。用戶部分由用戶和GPS接收機(jī)組成，用戶用GPS接收機(jī)測(cè)定從接收機(jī)到GPS衛(wèi)星的距離，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)求出自己的三維位置和鐘差等參數(shù)。

GPS測(cè)量的基本原理是通過GPS觀測(cè)值用距離交會(huì)的方法進(jìn)行定位，定位方法主要有單點(diǎn)定位、相對(duì)定位和差分GPS。單點(diǎn)定位受誤差影響大，精度較差，近年來出現(xiàn)精密單點(diǎn)定位技術(shù)，精度得以提高。相對(duì)定位利用若干接收機(jī)的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)定位，可消除衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、電離層延遲、對(duì)流層延遲等相關(guān)性強(qiáng)的誤差，從而使得定位精度相當(dāng)高。同時(shí)單一基線的質(zhì)量、網(wǎng)形和網(wǎng)平差處理方法的選擇會(huì)影響相對(duì)定位測(cè)量成果質(zhì)量。差分GPS精度也很高，將差分技術(shù)應(yīng)用到相對(duì)定位中可以進(jìn)一步提高精度，消除了公共誤差，從而提高了定位精度。

GPS測(cè)量技術(shù)已在高速鐵路無碴軌道工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外專家對(duì)于該論題都積極探討研究，并已經(jīng)獲得了很多可觀技術(shù)成果。我國于1997年頒布了《全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測(cè)量規(guī)程》，于2003年頒布了《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》，對(duì)GPS技術(shù)在高速鐵路測(cè)量中的應(yīng)用提供了初步的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指導(dǎo)。2004年鐵道部在遂渝線開展無碴軌道綜合試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)原有的測(cè)量控制網(wǎng)精度及控制網(wǎng)布設(shè)不能滿足無碴軌道施工的要求。為此，組織開展了無碴軌道鐵路工程測(cè)量技術(shù)的研究，運(yùn)用GPS技術(shù)建立了遂渝線無碴軌道綜合試驗(yàn)段精密測(cè)量控制網(wǎng)。為了滿足京津城際、武廣、鄭西客運(yùn)專線無碴軌道建設(shè)需要，于2006年組織編寫了《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》，以德國高速鐵路RIL883標(biāo)準(zhǔn)為參照，為GPS技術(shù)在高速鐵路控制網(wǎng)建立中的應(yīng)用提供了具體的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。目前，我國已建立高等級(jí)GPS國家基準(zhǔn)網(wǎng)，已建立永久性跟蹤站8個(gè)，A級(jí)網(wǎng)點(diǎn)33個(gè)，B級(jí)網(wǎng)點(diǎn)818個(gè)。我國現(xiàn)今鐵路勘測(cè)工作基本上都采用GPS測(cè)量技術(shù)實(shí)施完成。

根據(jù)德國高速鐵路的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，直接影響高速鐵路行車速度的主要因素有線路平縱斷面、線路的平順性兩方面，這就要求高速鐵路必須建立一套與之相適應(yīng)的精密工程測(cè)量體系。過去鐵路速度低，對(duì)軌道平順性的要求不高，軌道的鋪設(shè)按線下工程的施工現(xiàn)狀采用相對(duì)定位進(jìn)行鋪設(shè)，而不是以控制網(wǎng)為基準(zhǔn)按設(shè)計(jì)坐標(biāo)定位，各級(jí)控制網(wǎng)的測(cè)量精度只滿足線下工程的施工控制要求，而沒有考慮施工和運(yùn)營階段的精度要求，沒有建立一套適于勘測(cè)、施工、運(yùn)營維護(hù)的完整控制測(cè)量系統(tǒng)。過去采用的常規(guī)導(dǎo)線測(cè)量方法也存在很多不足：

1.受通視和作業(yè)條件的限制，施測(cè)困難，作業(yè)強(qiáng)度大、效率低。

2.測(cè)量精度難以控制。全站儀為光學(xué)儀器，受自然條件和人為因素的影響，極大的限制了導(dǎo)線測(cè)量精度。

3.受外界條件影響大，不能實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，勘測(cè)周期長。

隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展，其對(duì)軌道平順性的要求逐漸提高，同時(shí)對(duì)建設(shè)初期工程測(cè)量的精度要求也相對(duì)提高，常規(guī)測(cè)量方法已無法滿足其對(duì)工程測(cè)量精度、作業(yè)效率等越來越高的要求，急需引進(jìn)高精度測(cè)量技術(shù)，建立一套相適應(yīng)的高精密工程測(cè)量體系。作為近年來急速發(fā)展起來的高精度測(cè)量技術(shù)，GPS技術(shù)已普遍應(yīng)用到高速鐵路工程測(cè)量工作中。

相對(duì)于常規(guī)測(cè)量方法來講， GPS測(cè)量技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)如下：

1.選點(diǎn)布網(wǎng)靈活。GPS網(wǎng)的質(zhì)量與點(diǎn)的分布及網(wǎng)的形狀無關(guān)，可靈活選點(diǎn)，避免觀測(cè)困難的點(diǎn)位，構(gòu)網(wǎng)方便。

2.抗干擾性強(qiáng)無需通視。 GPS點(diǎn)間可以無需通視，使GPS控制點(diǎn)的位置選取更加靈活方便，特別是在地形復(fù)雜、通視困難地區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但GPS測(cè)站上空必須開闊，以便接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

3.測(cè)量精度高。GPS測(cè)量精度可達(dá)毫米級(jí)。

4.全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可全天候連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

5.操作簡單、自動(dòng)化程度高。GPS接收機(jī)自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，可輕松實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化。

6.觀測(cè)時(shí)間短，作業(yè)效率高。

GPS測(cè)量技術(shù)已在高速鐵路工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，用GPS建立的高速鐵路平面首級(jí)控制網(wǎng)為勘測(cè)、施工、運(yùn)營維護(hù)各階段平面控制測(cè)量提供了統(tǒng)一的坐標(biāo)基準(zhǔn)，從而建立了一套適于勘測(cè)、施工、運(yùn)營維護(hù)的完整平面控制測(cè)量系統(tǒng)。本文系統(tǒng)的介紹了GPS測(cè)量原理，GPS建立高速鐵路平面控制網(wǎng)的理論和應(yīng)用，研究了GPS建立高速鐵路平面控制網(wǎng)的重難點(diǎn)問題。

為滿足高速鐵路的發(fā)展需要，高速鐵路測(cè)量工作應(yīng)大力推廣GPS技術(shù)，同時(shí)結(jié)合高速鐵路勘測(cè)特點(diǎn)，及高速鐵路勘測(cè)工作中運(yùn)用GPS技術(shù)的不足之處，進(jìn)一步研究GPS技術(shù)在高速鐵路測(cè)量中的應(yīng)用，有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。